DE1438770C

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Publication number: DE1438770C
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Die Heizanlagen von Eisenbahnwagen werden heute, insbesondere wenn es sich um die Verwendung auf internationalen Zügen handelt, ausschließlich mit elektrischer Heizung ausgestattet. Sollen derartige Wagen auf nicht elektrifizierten Strecken verwendet werden, so muß die Heizenergie von einem besonderen Generator geliefert werden. Es ist bekannt, hierzu auf dem Triebfahrzeug des Zuges, etwa auf einer Lokomotive mit dieselelektrischem Antrieb oder auf einem besonderen Wagen eine Energieversorgungsgruppe, die einen niederfrequenten Einphasengenerator enthält, vorzusehen. Beim Übergang auf eine nicht elektrifizierte Strecke übernimmt der Einphasengenerator die Funktion des vorher vorhandenen niederfrequenten Wechselstrom-Bahnnetzes. Somit sind keine besonderen Vorkehrungen in der Heizanlage erforderlich. Insbesondere können die in der Heizanlage vorgesehenen Wechselstrom-Schaltgeräte uneingeschränkt weiter verwendet werden.The heating systems of railroad cars are used today, especially when it comes to use trades on international trains, equipped with electric heating only. Should such Wagons are used on non-electrified routes, so the heating energy from one special generator to be delivered. It is known to do this on the locomotive of the train, for example a power supply group on a diesel-electric locomotive or on a special wagon, which contains a low-frequency single-phase generator to be provided. At the transition On a non-electrified route, the single-phase generator takes over the function of the previously existing one low-frequency alternating current railway network. Thus, there are no special precautions in the Heating system required. In particular, the AC switching devices provided in the heating system can continue to be used without restriction.

Weiterhin ist es bekannt, die Heizstromversorgung aus einem Drehstromgenerator zu entnehmen, an dessen drei Phasen die Widerstandsheizkörper über entsprechende Schaltgeräte in symmetrischer Anordnung angeschlossen sind (deutsche Auslegeschrift 1 097 536).It is also known to take the heating power supply from a three-phase generator the three phases of which the resistance heating element is symmetrically arranged via corresponding switching devices are connected (German Auslegeschrift 1 097 536).

Bei den bekannten Heizanlagen stellt der Wechselstromgenerator ein aufwendiges Bauelement dar. Er kann beträchtliche Abmessungen und damit ein großes Gewicht annehmen (Glasers Annalen, 1960, S. 592).In the known heating systems, the alternator is a complex component can assume considerable dimensions and thus great weight (Glasers Annalen, 1960, P. 592).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in Raum und Gewicht weniger aufwendige Heizanlage anzugeben.The invention is based on the object of a heating system that is less expensive in terms of space and weight to specify.

Die Erfindung geht dazu aus von einer bekannten Einrichtung zu einer von einem mehrphasigen Wechselstromgenerator aus erfolgenden Speisung von mit mechanischen Schaltgeräten schaltbaren elektrischen Widerstandsheizkörpern auf ohne fremde Wechselstromversorgung betreibbaren Fahrzeugen, insbesondere auf Zügen mit Diesellokomotiven, wobei die Schaltstrecken der Schaltgeräte für Wechselstrombetrieb ausgelegt sind (deutsche Auslegeschrift 1 097 536).The invention is based on a known device to a multi-phase device AC generator from the supply of electrical ones that can be switched with mechanical switching devices Resistance heating elements on vehicles that can be operated without an external AC power supply, especially on trains with diesel locomotives, the switching sections of the switching devices for AC operation are designed (German Auslegeschrift 1 097 536).

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß an den Wechselstromgenerator, der zur Erzeugung einer gegenüber den Frequenzen üblicher Fahrzeug-Starkstromnetze hohen Frequenz vorgesehen ist, ein steuerbarer Gleichrichter angeschlossen ist, der mit einer Gleichspannungslücken niederfrequenter Folge bewirkenden Steuereinrichtung versehen ist.The invention is characterized in that to the alternating current generator, which is used to generate a is provided with a controllable frequency compared to the frequencies of conventional vehicle power networks Rectifier is connected, which causes low-frequency sequence with a DC voltage gap Control device is provided.

Durch die Verwendung eines Wechselstromgenerators hoher Frequenz fallen die Abmessungen des Generators klein aus. Die Verwendung einer pulsierenden Gleichspannung zur Speisung der Widerstandsheizkörper ermöglicht ein sicheres Löschen der Schaltstrecken der die Heizwiderstände schaltenden Schaltgcräte. Es ist zu bedenken, daß unter Umständen die Zuleitungen zu den Heizwiderständen induktiven Charakter haben können. Über die Gleichrichterschaltung wird in ungünstigen Fällen eine die Löschung der Schaltstrcckcn unterstützende Gegenspannung selbsttätig eingeschleust.By using a high frequency alternator, the dimensions of the Generator looks small. The use of a pulsating DC voltage to feed the resistance heating element enables safe deletion of the switching paths of those switching the heating resistors Switching devices. It is to be considered that under certain circumstances the supply lines to the heating resistors can have inductive character. The rectifier circuit is used in unfavorable cases a counter-voltage that supports the deletion of the switching circuits is automatically introduced.

Fig. I zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. I shows an embodiment of the invention;

I·' i g. 2 und 3 dienen der Erläuterung des Ausführungsbcispicles. I · 'i g. 2 and 3 serve to explain the exemplary embodiment.

In F i g. I ist ein Widerstandsheizkörper mit 5 bezeichnet. Der Heizkörper wird über einen mit relativ hoher Frequenz arbeitenden dreiphasigen Wechselstromgenerator 1 gespeist, von dem hier nur die dreiphasige Ausgangswicklung gezeigt ist. Die Erregung des Generators kann mit an sich bekannten Mitteln erfolgen. An die dreiphasige Wicklung des Wechselstromgenerators 1 ist ein Gleichrichter in Brückenschaltung 2 angeschlossen. Der Ausgang dieser Brückenschaltung ist mit dem Widerstandsheizkörper 5 über ein Schaltgerät 4 verbunden. DasIn Fig. I a resistance heater is designated with 5. The radiator is powered by a three-phase alternator that operates at a relatively high frequency 1, of which only the three-phase output winding is shown here. The excitement of the generator can be done with means known per se. To the three-phase winding of the alternator 1, a rectifier is connected in bridge circuit 2. The output of this bridge circuit is with the resistance heater 5 connected via a switching device 4. The

ίο Schaltgerät 4 dient zur Ein- und Ausschaltung des Widerstandsheizkörpers 5. Die Gleichrichter-Brük-' kenschaltung 2 enthält steuerbare Halbleiterventile 6 bis 8 und Halbleiterdioden 9 bis 11. Die Steuerung der Halbleiterventile 6 bis 8 und damit des Gleichrichters 2 erfolgt mit Hilfe eines Steuergerätes 3.ίο Switching device 4 is used to switch the Resistance heater 5. The rectifier bridge circuit 2 contains controllable semiconductor valves 6 to 8 and semiconductor diodes 9 to 11. The control of the semiconductor valves 6 to 8 and thus the rectifier 2 takes place with the help of a control unit 3.

Das Steuergerät 3 ist derart ausgebildet, daß den steuerbaren Halbleiterventilen 6 bis 8 nur während bestimmter Zeitintervalle Steuerströme bzw. Steuerstromimpulse i zugeführt werden. Dies soll an Hand der F i g. 2 und 3 näher erläutert werden. In F i g. 2 ist über der Zeit ί die Ausgangsspannung U des Gleichrichters 2 aufgetragen. Fig. 3 zeigt die der F i g. 2 zeitlich zugeordneten Steuerströme i über der Zeit t. Die Steuerströme i werden während bestimmter periodisch aufeinanderfolgender Zeitintervalle y unterdrückt. Hierzu eignen sich beispielsweise elektronische Relaiseinrichtungen, die die Ausgänge des Steuergerätes 3 kurzschließen. Dies geschieht dann während der Zeitintervalle y. Eine andere Möglichkeit zur Steuerstrombeeinflussung besteht darin, zwei elektronische Zeitglieder nach Art eines Fortschaltkreises zu kombinieren. Mit den beiden elektronischen Zeitgliedern wird dann die Zeit festgelegt, während der eine Steuerstromerzeugung freizugeben ist. Entsprechende Einrichtungen sind aus der Technik der Ignitron-Widerstandsschweißgeräte bekannt. Den Steuerstrompausen in den Zeitintervallen y der F i g. 3 entsprechen Gleichspannungslücken χ der F i g. 2. Die Gleichspannungslücken χ werden in der Regel etwas kleiner als die Steuerstrompausen sein, da die Unterbrechung des Steuerstromes i noch nicht gleichbedeutend mit einer Sperrung der steuerbaren Halbleiterventile 6 bis 8 ist. Das jeweilig zuletzt stromführende steuerbare Halbleiterventil wird so lange Strom führen, bis der über den Widerstandsheizkörper 5 fließende Strom abgeklungen ist. Hierfür sind einmal die Spannungsverhältnisse maßgebend, und zum anderen auch die diese Spannungsverhältnisse mitverursachenden Blindwiderstände insbesondere der Zuleitungen zum Widerstandsheizkörper 5. Die Verhältnisse für die pulsierende Ausgangsspannung U sind idealisiert dargestellt. Insbesondere bei einem den Widerstandsheizkörper S enthaltenden teilweise induktiven Verbraucherstromkreis werden am Schluß der positiven Gleichspannungsimpulse negative Spannungsspitzen auftreten, weil das zuletzt stromführende steuerbare Halbleiterventil und die jeweils zugehörige Halbleiterdiode noch leitend sind. Hierbei macht sich jedoch der Einfluß der vom Mehrphasengenerator gelieferten Wechselspannung bemerkbar. Letztere bildet dann nämlich eine Gegenspannung, die die Lichtbogenlöschung an dem im Verbraucherstromkreis vorgesehenen Schaltgerät 4 unterstützt.The control device 3 is designed in such a way that control currents or control current pulses i are fed to the controllable semiconductor valves 6 to 8 only during certain time intervals. This should be based on FIG. 2 and 3 are explained in more detail. In Fig. 2, the output voltage U of the rectifier 2 is plotted over the time ί. FIG. 3 shows that of FIG. 2 time-assigned control currents i over time t. The control currents i are suppressed during certain periodically successive time intervals y. For example, electronic relay devices that short-circuit the outputs of the control device 3 are suitable for this purpose. This then happens during the time intervals y. Another possibility for influencing the control current is to combine two electronic timing elements in the manner of an incremental circuit. The two electronic timers then set the time during which control current generation is to be enabled. Corresponding devices are known from the technology of Ignitron resistance welding devices. The control current pauses in the time intervals y in FIG. 3 correspond to DC voltage gaps χ in FIG . 2. The DC voltage gaps χ will generally be somewhat smaller than the control current breaks, since the interruption of the control current i is not yet synonymous with blocking the controllable semiconductor valves 6 to 8. The last current-carrying controllable semiconductor valve in each case will carry current until the current flowing through the resistance heater 5 has decayed. For this purpose, the voltage ratios are decisive on the one hand, and on the other hand also the reactances, which are also responsible for these voltage ratios, in particular of the supply lines to the resistance heater 5. The ratios for the pulsating output voltage U are shown idealized. In particular, in a partially inductive consumer circuit containing the resistance heater S, negative voltage peaks will occur at the end of the positive DC voltage pulses because the last current-carrying controllable semiconductor valve and the respectively associated semiconductor diode are still conductive. Here, however, the influence of the alternating voltage supplied by the polyphase generator becomes noticeable. The latter then namely forms a counter voltage which supports the arc extinguishing at the switching device 4 provided in the consumer circuit.

Die Frequenz der Zeitintervalle y und damit der Gleichspannungslückcn χ (vgl. die Fig. 2 und 3) wird man in bekannter Weise (österreichische Patentschrift 220 732) zweckmäßig derart wählen, daß in nennens-The frequency of the time intervals y and thus the DC voltage gap χ (cf. FIGS. 2 and 3) will expediently be selected in a known manner (Austrian patent specification 220 732) such that in nominal

wertem Umfang keine auf Zügen vorhandene Signaleinrichtungen beeinflussende Oberwellen auftreten. Wenn beispielsweise Signalfrequenzen bei 50 Hz und bei 100 Hz liegen, kann man als Lückenfrequenz 18,75 Hz wählen.to a considerable extent, no harmonics affecting the signaling devices present on trains occur. For example, if signal frequencies are 50 Hz and 100 Hz, the gap frequency can be Select 18.75 Hz.

Claims

Claim:

Device for feeding from a polyphase alternator from electrical resistance heating elements that can be switched with mechanical switching devices to without

External alternating current supply operable vehicles, in particular on trains with diesel locomotives, the switching sections of the switching devices being designed for alternating current operation, characterized in that the alternating current generator (1), which is provided for generating a frequency that is high compared to the frequencies of conventional vehicle power networks, has a controllable Rectifier (2) is connected, which is provided with a DC voltage gaps (x) low-frequency sequence causing control device (3).

1 sheet of drawings